PENICILLIUM: ХАРАКТЕРИСТИКА, СИСТЕМАТИКА, МОРФОЛОГИЯ, СРЕДА ОБИТАНИЯ. - БИОЛОГИЯ - 2025

Penicillium - это род бактерий, обнаруженных в филлуме Ascomycota. Впервые он был описан немецким микологом Генрихом Линком в 1809 году, и его систематика была сложной.

Сначала он был расположен в Deuteromycetes (несовершенные грибы), поскольку было известно только его анаморфное (бесполое) состояние. Позже было обнаружено, что Penicillium соответствует телеоморфным (половым) состояниям родов Eupenicillium и Talaromyces Ascomycetes.

Конидиофоры Penicillium sp. Автор AJC1, через Wikimedia Commons.

Для анаморфного состояния Penicillium характерны перегородочные гиалиновые (бесцветные) гифы. При помещении в лабораторные питательные среды колонии меняют цвет с голубого, голубовато-зеленого на розовый.

Этимология Penicillium происходит от слова щетка, поскольку конидиеносцы (структуры, производящие бесполые споры) являются разветвленными.

Penicillium вместе с другими видами грибов известны как плесневые грибки, потому что они растут на различных органических продуктах, образуя слой разного цвета. Этот род сапрофитный и может расти в различных средах.

Многие виды этого рода имеют большое значение для человека. Пенициллин (первый антибиотик, использованный в медицине) был получен из P. chrysogenum. С другой стороны, так называемые голубые сыры получают свои характеристики благодаря липолитической и протеолитической активности видов Penicillium.

Некоторые виды вредны для здоровья. Они производят различные токсины, такие как охратоксины, которые повреждают почечную систему. Другие виды повреждают различные продукты, такие как хлеб и цитрусовые. Некоторые являются патогенами животных и человека.

Общие характеристики

Группа характеризуется наличием перегородочных гиф и мицелиевых волокон. При культивировании в лаборатории образуются колонии с компактным мицелием и хорошо выраженными краями.

Колонии быстро растут и имеют пушистый или пушистый вид. Сначала они белые, а затем становятся сине-зелеными, зеленовато-желтыми или розовыми.

Половые споры (аскоспоры) образуются в асках (плодовых телах), которые могут быть древесными или более мягкими по текстуре в зависимости от группы.

Наиболее выдающейся характеристикой этого рода является развитие ветвистых щетковидных конидиеносцев. Различные типы ветвления конидиофоры позволяют дифференцировать виды.

Конидиофор хорошо структурирован и имеет ось, от которой образуются ответвления (металлы). Фиалиды (клетки в форме бутылки, производящие конидии) образуются на метулах. Это самый важный признак для различения видов рода.

Виды конидиеносцев

Все просто : фиалиды одиночные.

Моновертицилаты : группа фиалидов находится на вершине оси конидиофоров.

Дивикарии : метулы разветвляются на разной высоте и на них расположены группы фиалидов.

Бивертицилаты : на кончике стержня образуются три или более металлов , каждый с группой фиалидов на вершине.

Тервертицилаты : они представляют собой ряд промежуточных ответвлений между метулами и фиалидами.

Производство микотоксинов

Виды Penicillium производят токсичные вещества, загрязняющие пищу, известные как микотоксины. Наиболее распространены охратоксины и патулины.

Охратоксины могут загрязнять злаки и сыры, а также накапливаться в жирах животных, потребляемых людьми. Эти токсины влияют на почечную систему.

Патулины содержатся в злаках и орехах. Он может ослабить иммунную систему и атаковать нервную систему.

питание

Виды Penicillium - сапрофиты. Они обладают высокой способностью разлагать органические вещества из-за того, что вырабатывают большое количество гидролитических ферментов. Эти ферменты обладают способностью ускорять процесс разложения.

Эти грибы известны как плесень, и их споры являются основными загрязнителями воздуха во многих закрытых зданиях. Кроме того, они ведут себя как возбудители болезней различных культур как в поле, так и после сбора урожая.

Многие из них могут производить токсины, причиняющие вред человеку. Другие поддерживают ферментацию некоторых продуктов и также способны производить антибиотики.

Филогения и таксономия

Таксономия Penicillium довольно сложна, потому что у многих групп грибов анаморфные и телеоморфные состояния часто считались разными таксонами.

Первоначально род относился к искусственной группе Deuteromycetes (несовершенные грибы), поскольку их половые формы не были известны. Телеоморфы расположены на филуме Ascomycota в отряде Eurotiales.

Род был разделен на четыре подрода: Aspergilloides, Furcatum, Penicillium и Biverticillium, которые различаются типом конидиофор. Позже Biverticillatum был связан с телеоморфным родом Talaromyces, а три других подрода - с Eupenicillium.

Позже, в обзоре Penicillium senso stricto (не считая Talaromyces), телеоморф Eupenicillium стал считаться синонимом, поскольку название Penicillium старше.

Пол

Он характеризуется наличием аски, образованной сетью гиф с гладкими стенками. В питательной среде аски созревают за несколько недель. Образуется восемь одноклеточных аскоспор. У анаморфа (подрод Biverticillatum) есть узкие фиалиды.

Молекулярные исследования показали, что это монофилетическая группа, которая в настоящее время находится в семействе Trichocomaceae. Распознается около 110 видов, сгруппированных в семь секций.

Среди представляющих интерес видов выделяется T. marneffei, патоген, вызывающий системный микоз у пациентов с ВИЧ.

Пол

В настоящее время род включает все виды Eupenicillium, а также роды Eladia, Torulomyces, Chromocleista и Hemicarpenteles.

Вид представляет аски с изодиаметрическими клетками (равные стороны), с очень твердыми стенками (склеротизированные). Для созревания аскам требуются месяцы, и в некоторых случаях аскоспоры не созревают.

Бесполое состояние характеризуется наличием ампул или широких фиалидов в форме бутылки.

Род расположен в семействе Aspergillaceae и подразделяется на два подрода (Aspergilloides и Penicillium) и 25 секций.

Естественная среда

Виды Penicillium могут процветать в различных средах и иметь космополитическое распространение. Они способны жить в экстремальных условиях температуры, солености, pH или водного стресса.

О присутствии Penicillium сообщалось более чем на 400 видах растений. Они были найдены в очень холодных регионах, таких как субарктика и тундра.

Сообщается, что в засоленных средах присутствуют виды Penicillium как эндофиты морских трав или произрастающие на почвах с высокой засоленностью.

Другие виды способны расти в сильно подкисленных почвах естественным путем или в результате деятельности человека, например, в горнодобывающих и промышленных сточных водах.

репродукция

Виды Penicillium и Talaromyces размножаются бесполым и половым путем.

Бесполое размножение

Это может произойти из-за фрагментации мицелия, который в дальнейшем продолжает делиться. В других случаях может образоваться склероций (толстостенный мицелий), который может выдерживать неблагоприятные условия, а затем начать делиться.

Наиболее распространенной формой бесполого размножения является производство конидий (половых спор) конидиеносными. Они образуются в результате деления ядра фиалидов.

Половое размножение

Половые споры образуются в асках. Генерируются антеридий (мужская структура) и аскогониум (женская структура). Цитоплазмы обеих структур сливаются (плазмогамия), а затем соединяются ядра (кариогамия).

После образования диплоидной клетки происходит мейоз. Формируются четыре гаплоидные клетки, которые подвергаются митозу, образуя восемь аскоспор.

Аскоспоры гаплоидные с одним ядром. Они могут иметь гладкую или узорчатую поверхность и сдуваются ветром или выбрасываются дождем.

Возбудители и болезни

Различные виды Penicillium являются возбудителями порчи пищи, особенно во влажных и теплых условиях. На них развиваются колонии, и производящие их ферменты быстро разрушают их. Колонии обычно имеют зеленоватый цвет.

Также часто встречается заражение зданий спорами Penicillium и других родов. Закрытая и влажная среда способствует развитию грибка. Есть люди, очень чувствительные к спорам, вызывающим различные респираторные заболевания и аллергии.

T. marneffei (ранее Penicillium marneffei) вызывает пенициллиоз, болезнь, эндемичную для Юго-Восточной Азии. Это влияет только на пациентов с ослабленным иммунитетом, в основном с ВИЧ. Конидии заражают хозяина при вдыхании, а затем развиваются внутриклеточно, влияя на функции некоторых органов.

биотехнология

Некоторые виды Penicillium широко используются в пищевой и фармацевтической промышленности.

Во многих мясных продуктах, которые подвергаются процессам созревания, часто встречаются грибковые колонии на поверхности. Эти грибы усиливают характерный аромат и вкус за счет образования различных химических соединений.

Виды Penicillium составляют поверхностную микробную флору некоторых ферментированных колбас, таких как салями. Они являются антиоксидантами и предотвращают высыхание, в дополнение к их протеолитическим свойствам, способствуя лечению продуктов и предотвращению атаки патогенов.

В так называемые голубые сыры P. roqueforti добавляют во время их созревания. Его активность производит ферменты, которые расщепляют химические соединения, создавая характерный аромат и вкус этих сыров. Синие пятна - это колонии грибка на сыре.

Некоторые виды способны производить природные антибиотики. Одним из них является пенициллин, который получают в основном из P. chrysogenum. Пенициллин был первым антибиотиком, использованным в медицине.

Ссылки

1. Acosta R (2006) Выбор производителей Penicillium противогрибковых пептидов для использования в мясных продуктах. Память, чтобы претендовать на звание Доктора. Факультет ветеринарной медицины, Университет Эстремадуры, Испания. 288 с.
2. Cabañes J, MR Bragulat и G Castellá (2010) Охратоксин - вид-продуцент в роде Penicillium. Токсины 2: 1111-1120.
3. Houbraken и RA Samson (2011) Филогения Penicillium и разделение Trichocomaceae на три семейства. Исследования в области микологии 70: 1-51.
4. Самсон Р.А., Н. Йилмази, Дж. Хаубракен, Х. Шпиренбург, К. А. Зейферт, С. В. Петерсон, Дж. Варга и Дж. К. Фрисвад (2011) Филогения и номенклатура рода Talaromyces и таксонов, включенных в подрод Penicillium Biverticillium. Исследования в области микологии 70: 159-183.
5. Visagie CM, J Houbraken, JC Frisvad, SB Hong, CGW Klaassen, G Perrone, KA Seifert, J. Varga, T. Yaguchi и RA Samson (2014) Идентификация и номенклатура рода Penicillium. Исследования в области микологии 78: 343-371.
6. Ядав А., П. Верма, В. Кумар, П. Сангван, С. Мишра, Н. Панджиар, В. Гупта и А. К. Саксена (2017) Биоразнообразие рода Penicillium в различных средах обитания. В: К. В. Гупта и С. Родригес-Канто (ред.). Новые и будущие разработки в микробной биотехнологии и биоинженерии. Свойства и применения Penicillium системы. Эльзевир, Соединенное Королевство.